RU2575513C1 - Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь - Google Patents
Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575513C1 RU2575513C1 RU2014133356/02A RU2014133356A RU2575513C1 RU 2575513 C1 RU2575513 C1 RU 2575513C1 RU 2014133356/02 A RU2014133356/02 A RU 2014133356/02A RU 2014133356 A RU2014133356 A RU 2014133356A RU 2575513 C1 RU2575513 C1 RU 2575513C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- maximum
- lanthanum
- cerium
- manganese
- Prior art date
Links
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 35
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 14
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 9
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 8
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229910000529 magnetic ferrite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 241001417490 Sillaginidae Species 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000000161 steel melt Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium(0) Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию высокопрочной коррозионно-стойкой стали, используемой для изготовления изделий, работающих при высоких растягивающих и изгибающих нагрузках, преимущественно проволоки малого диаметра, используемой в авиационной промышленности и машиностроении. Сталь содержит углерод, хром, никель, молибден, азот, марганец, кремний, иттрий, лантан, церий, празеодим, железо и неизбежные примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,21, хром 15,0-16,5, никель 6,0-7,2, молибден 2,7-3,2, азот 0,04-0,09, марганец не более 1,0, кремний не более 0,6, иттрий не более 0,002, лантан не более 0,002, церий не более 0,002, празеодим не более 0,002, железо и неизбежные примеси - остальное. Повышается кратковременная прочность до значений не менее 2550 МПа и относительное удлинение до значений не менее 35%. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию высокопрочной коррозионно-стойкой стали для изделий, работающих при высоких растягивающих и изгибающих нагрузках, преимущественно проволоки малого диаметра (не более 0,36 мм), для торсионов несущего винта вертолета, и может быть использовано в авиационной промышленности и машиностроении.
Известна высокопрочная сталь следующего химического состава, масс. %:
Углерод | 0,064-0,069 |
Кремний | 0,60-0,65 |
Марганец | 0,19-1,30 |
Фосфор | 0,018-0,021 |
Сера | 0,010-0,014 |
Хром | 17,1-17,2 |
Никель | 8,9-9,0 |
Молибден | 0,13-0,16 |
Азот | 0,034 |
Алюминий | 0,82-1,06 |
Титан | 0,09-0,10 |
Железо | остальное |
(Европейский патент №ЕР 0031800 В1, опубл. 14.12.1983 г.).
Данная сталь принадлежит к аустенитному классу сталей, которые обладают хорошими пластическими свойствами.
Для увеличения прочностных характеристик стали используют ее обработку давлением. Проволока диаметром 1,83 мм из данной стали после термической обработки и обработки давлением обладает прочностью σв=2525 МПа, что является недостаточным. Дальнейшая обработка давлением приводит к разрушению проволоки.
Известна высокопрочная коррозионно-стойкая сталь следующего химического состава, масс. %:
Углерод | 0,04-0,07 |
Кремний | не более 0,6 |
Хром | 15,5-16,5 |
Никель | 4,8-5,8 |
Азот | 0,11-0,18 |
Ниобий | 0,03-0,08 |
Ванадий | 0,03-0,08 |
Марганец | 0,5-1,0 |
Кальций | 0,02-0,03 |
Железо и неизбежные примеси | остальное, |
при выполнении условий
[Cr]-1,5[Ni]+2[Si]-0,75[Mn]-30[C+N]+1,5[V]+0,9[Nb]=1÷4 (Патент РФ №2318068, опубл. 27.02.2008 г.).
Недостатком указанной стали является низкая кратковременная прочность изделий из нее после холодной деформации, σв=1813-1880 МПа.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является высокопрочная коррозионно-стойкая сталь аустенитно-мартенситного класса, полученная в открытой печи с последующим электрошлаковым переплавом, следующего химического состава, масс. %:
Углерод | 0,18-0,21 |
Хром | 13-14 |
Никель | 4-4,5 |
Молибден | 2,3-2,8 |
Кремний | 1,7-2,5 |
Кобальт | 3,5-4,5 |
Азот | 0,06-0,09 |
Марганец | 0,1-1,0 |
Иттрий | 0,001-0,05 |
Церий | 0,001-0,05 |
Лантан | 0,001-0,05 |
Железо | остальное, |
при этом сумма Y+Се+La примерно равна 0,1% (патент РФ №2164546, опубл. 27.03.2001 г.). Недостатком указанной стали являются ее недостаточная прочность, менее 2500 МПа и недостаточная пластичность, ввиду чего при волочении проволоки из данной стали ее обрыв происходит уже при достижении диаметра 1,6 мм.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение кратковременной прочности (временного сопротивления разрыву) σв изделий, в том числе проволоки, изготовленных из предлагаемой высокопрочной коррозионно-стойкой стали, до значений не менее 2550 МПа и технологической пластичности полуфабриката проволоки, характеризующейся относительным удлинением δ, до значений не менее 35%, что позволяет при последующем процессе волочения получить проволоку диаметром не более 0,36 мм.
Для достижения заявленного технического результата предложена высокопрочная коррозионно-стойкая сталь, содержащая углерод, хром, никель, молибден, азот, марганец, кремний, иттрий, лантан, церий, железо и
неизбежные примеси, которая дополнительно содержит празеодим, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Углерод | 0,21 |
Хром | 15,0-16,5 |
Никель | 6,0-7,2 |
Молибден | 2,7-3,2 |
Азот | 0,04-0,09 |
Марганец | не более 1,0 |
Кремний | не более 0,6 |
Иттрий | не более 0,002 |
Лантан | не более 0,002 |
Церий | не более 0,002 |
Празеодим | не более 0,002 |
Железо и неизбежные примеси | остальное. |
Общее количество иттрия, лантана, церия и празеодима в составе стали может не превышать 0,005 масс. %. Соотношение компонентов, определяющих фазовый состав стали, может быть охарактеризовано следующими формулами:
где Км - эквивалент мартенситообразования;
Кф - эквивалент ферритообразования.
Празеодим, обладающий высокой термодинамической активностью, является сильным раскислителем и способствует повышению пластичности стали. Заявленное содержание церия и лантана оптимально для связывания серы, являющейся неизбежной примесью, в тугоплавкие сульфиды, исключая образование строчечных выделений серы, снижающих пластичность стали. Редкоземельные элементы в предлагаемых соотношениях также обеспечивают мелкозеренную структуру стали и чистоту межзеренных границ, что, в свою очередь, приводит к повышению механических свойств стали до заявленных значений.
Подобранное соотношение легирующих элементов (Км и Кф) позволяет получить минимальное количество δ-феррита, менее 1,5 об.%, и соотношение мартенсита и аустенита, близкое к заданному. Оптимальное процентное содержание углерода и азота, а также хрома, обеспечивающего коррозионную стойкость стали, и никеля, повышающего пластичность, в заявленной концентрации также повышают механические свойства высокопрочной коррозионно-стойкой стали.
Для достижения вышеуказанного технического результата важным является также способ выплавки стали.
Известен способ получения стали, включающий расплавление металла, введение редкоземельных элементов, термообработку, закалку стали (патент США №7662247, опубл. 16.02.2010 г.). Недостатком данного способа является то обстоятельство, что он не предусматривает стадии получения требуемого фазового состава стали (соотношение содержания аустенита и мартенсита), что в свою очередь не обеспечивает возможности холодной деформации (волочения) проволоки до диаметра 0,36 мм.
Известен способ производства (выплавки) стали, включающий завалку шихты с добавлением углеродсодержащих материалов в количестве, превышающем расчетное содержание углерода в 1,1-1,5 раза, последующее введение кислорода с различной интенсивностью подачи, плавление и рафинирование металла (авторское свидетельство СССР №937520, опубл. 23.06.1982 г. ). Указанный способ принят за прототип предлагаемого способа выплавки стали. Способ выплавки стали по прототипу позволяет получить содержание азота в стали, составляющее 0,009-0,010 масс. %, тогда как предлагаемая группа изобретений обеспечивает содержание азота в готовой стали 0,04-0,09 масс. %. Недостаточное количество азота в способе по прототипу приводит к понижению прочности стали. Кроме того, отсутствие в способе по прототипу стадии получения требуемого фазового состава стали не позволяет при последующей холодной деформации получить проволоку требуемого диаметра.
Для достижения вышеуказанного технического результата разработан способ выплавки предлагаемой стали, включающий завалку шихты, плавление, рафинирование и электрошлаковый переплав. В процессе рафинирования расплава осуществляют доводку его фазового состава до следующего соотношения: 6-10% мартенсита, 90-94% аустенита. В способе доводку фазового состава могут осуществлять с помощью легирования расплава металлическим никелем и азотированным марганцем или электротехническим железом. Добавление металлического никеля и азотированного марганца позволяет получить большее количество аустенита в стали, в то время как добавление электротехнического железа позволяет снизить количество аустенита.
Авторами установлено, что вышеуказанные параметры обеспечивают при последующем волочении достижение заявленных механических свойств изделия из предлагаемой стали. Кроме того, оптимальное количество аустенита как пластичной фазы и мартенсита как упрочняющей фазы обеспечивает высокую технологическую пластичность изделий наряду с высокой прочностью, что в свою очередь обеспечивает возможность применения повышенных степеней деформации при волочении проволоки. Дополнительное легирование расплава стали металлическим никелем и азотированным марганцем или электротехническим железом упрощает процесс получения требуемого фазового состава стали.
Таким образом, предлагаемые высокопрочная коррозионно-стойкая сталь и способ ее выплавки позволяют повысить кратковременную прочность и технологическую пластичность изделий из данной стали, что, в свою очередь, приводит к уменьшению стоимости изготовления таких изделий вследствие уменьшения количества промежуточных термических обработок, экономии металла из-за уменьшения количества обрывов проволоки на последних стадиях волочения.
Пример осуществления изобретения
Выплавку предлагаемой высокопрочной коррозионно-стойкой стали различных составов осуществляли в индукционной печи, всего с использованием разработанного способа было произведено три плавки предлагаемой стали и плавка стали по патенту РФ №2164546. Составы выплавленной стали с различным соотношением компонентов приведены в таблице 1.
Соотношение фазового состава стали фиксировали по намагниченности насыщения литой магнитной пробы на приборе МКЛ-3М. После этого осуществляли доводку фазового состава до оптимальных значений при помощи дополнительного легирования расплава металлическим никелем и азотированным марганцем. Для первой плавки фазовый состав составил 93% аустенита и 7% мартенсита, для второй плавки - 94% аустенита и 6% мартенсита, для третьей - 90% аустенита и 10% мартенсита. Электрошлаковый переплав нечищеных электродов производили в кристаллизатор. Вес слитков составлял 730-750 кг.
Из полученной стали была изготовлена проволока-полуфабрикат диаметром 6 мм, а затем путем холодной деформации (волочения) была изготовлена готовая проволока диаметром 0,36 мм. Механические характеристики проволоки определяли в соответствии с ГОСТ 10446. Результаты измерений приведены в таблице 2.
Claims (3)
1. Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь, содержащая углерод, хром, никель, молибден, азот, марганец, кремний, иттрий, лантан, церий, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит празеодим при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 0,21
Хром 15,0-16,5
Никель 6,0-7,2
Молибден 2,7-3,2
Азот 0,04-0,09
Марганец не более 1,0
Кремний не более 0,6
Иттрий не более 0,002
Лантан не более 0,002
Церий не более 0,002
Празеодим не более 0,002
Железо и неизбежные примеси остальное
2. Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь по п. 1, отличающаяся тем, что общее количество иттрия, лантана, церия и празеодима не превышает 0,005 мас.%.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2575513C1 true RU2575513C1 (ru) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2724766C1 (ru) * | 2019-05-23 | 2020-06-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU624483A1 (ru) * | 1976-10-08 | 1981-07-23 | Предприятие П/Я Р-6209 | Сталь |
SU624446A1 (ru) * | 1976-10-08 | 1981-08-07 | Предприятие П/Я Р-6209 | Нержавеюща сталь |
EP2728031A1 (en) * | 2011-06-28 | 2014-05-07 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Austenitic stainless steel pipe |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU624483A1 (ru) * | 1976-10-08 | 1981-07-23 | Предприятие П/Я Р-6209 | Сталь |
SU624446A1 (ru) * | 1976-10-08 | 1981-08-07 | Предприятие П/Я Р-6209 | Нержавеюща сталь |
EP2728031A1 (en) * | 2011-06-28 | 2014-05-07 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Austenitic stainless steel pipe |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2724766C1 (ru) * | 2019-05-23 | 2020-06-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6229640B2 (ja) | 継目無鋼管およびその製造方法 | |
CN102953005A (zh) | 一种生产细钢丝用高碳低合金钢盘条及其制造方法 | |
CN111051553B (zh) | 高Mn钢及其制造方法 | |
KR20130058075A (ko) | 신선 가공성이 우수한 고탄소강 선재 | |
KR20160124131A (ko) | 듀플렉스 스테인레스 강 | |
JPWO2019054448A1 (ja) | 転動疲労特性に優れた鋼材 | |
KR102583353B1 (ko) | 오스테나이트계 스테인리스 강 튜브의 제조 방법 | |
JP2011195880A (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
JP2017002360A (ja) | 時効硬化用鋼材 | |
CN106566953A (zh) | 一种耐腐蚀合金锻件及其生产方法 | |
JP2017066470A (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
CN112853041A (zh) | 一种利用稀土Ce改善钢高温塑性的方法 | |
KR102102512B1 (ko) | 듀플렉스 스테인리스강 | |
RU2575513C1 (ru) | Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь | |
EP3483293B1 (en) | Rolled wire rod | |
KR102154986B1 (ko) | 고망간 3세대 진화 고강도 강 | |
KR101203539B1 (ko) | 고강도 및 고내공식성을 가지는 고질소 오스테나이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법 | |
US10538831B2 (en) | Age-hardening steel for cold forging use | |
RU2374354C1 (ru) | Композиционная сталь для электромагнитного оружия | |
JP5974380B2 (ja) | 析出硬化型ステンレス鋼及びステンレス鋼部品、並びに析出硬化型ステンレス鋼の製造方法 | |
RU2608251C1 (ru) | Хладостойкая аустенитная высокопрочная сталь | |
JP2021070839A (ja) | 高硬度耐水素脆化鋼 | |
KR101650258B1 (ko) | 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법 | |
KR101302693B1 (ko) | 편석 저감을 통한 경도균일성 및 가공성이 우수한 플라스틱 금형강 | |
KR101193780B1 (ko) | 고주파 및 파팅라인부 크랙민감도가 저하된 비조질강 |